專利名稱：一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料檢測方法，特別是涉及一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損 量化檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
耐火磚是具有一定形狀和尺寸的耐火材料。按制備工藝方法來劃分可分為 燒成磚、不燒磚、電熔磚(熔鑄磚)、耐火隔熱磚；按形狀和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)型 磚、普通磚、特異型磚等。可用作建筑窯爐和各種熱工設(shè)備的高溫建筑材料和 結(jié)構(gòu)材料，并在高溫下能經(jīng)受各種物理化學(xué)變化和機械作用，廣泛應(yīng)用于冶金、 建材等現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)。
內(nèi)部缺陷的存在使耐火磚的使用壽命變短，最終使工業(yè)窯爐利用率下降， 降低生產(chǎn)效率。裂紋和氣孔是耐火磚內(nèi)部缺陷的常見形式。耐火磚是由各種耐 火材料顆粒鍛壓成型的，不可避免存在氣孔，這些氣孔的存在加快了耐火磚的 化學(xué)侵蝕。耐火磚的"氣孔率"是影響使用壽命的重要指標(biāo)之一，用顯氣孔率 和真氣孔率表述，氣孔率小，表示致密程度好，磚的質(zhì)量就好，增大耐火磚的 體積密度，使氣孔微細(xì)化，減少化學(xué)侵蝕的路徑，從而提高抗?fàn)t渣侵蝕性能。 生產(chǎn)過程中某些環(huán)節(jié)的不當(dāng)會使耐火磚存在先天裂紋，造成早期的塊狀剝落， 而塊狀剝落是耐火磚損耗和對壽命影響最大的一種模式，減少或消除塊狀剝落 就能大幅度提高耐火磚的壽命；耐火磚周向裂紋比徑向裂紋對耐火磚壽命的影 響和作用都更大。
耐火磚的質(zhì)量和檢測，如中國的GB/T 3995-2006、 YB-T 5120-1993和美國 的C134-95 (1999)、 C135-96 (2003)、 C202-93 (1998)等對其理化性能、外部質(zhì)量和檢測方法都制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，但對其內(nèi)部缺陷檢測方法均無涉及。實 際上，表面裂紋、氣孔和塊狀剝落用肉眼極易觀察，內(nèi)部裂紋和氣孔的檢測難 度要大得多。現(xiàn)有工程實踐當(dāng)對耐火磚質(zhì)量要求十分嚴(yán)格時，采用x射線逐塊 兒照射檢驗或超聲波探傷儀檢測，無論是儀器操作還是檢測成本都存在不足， 況且對質(zhì)量是否合乎要求很難進行量化；正常生產(chǎn)一般是派有經(jīng)驗的人員辨別 用小手錘敲擊耐火磚所得的聲音進行檢測，停留于感性階段，且對質(zhì)量的認(rèn)定 供購雙方往往產(chǎn)生爭執(zhí)，給生產(chǎn)造成不便。
因此，需要一種高效的耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，以及一種相應(yīng) 的檢測裝置，從而實現(xiàn)耐火磚內(nèi)部缺陷的無損量化檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為耐火磚、陶瓷等固體非金屬材料內(nèi)部缺陷 檢測提供高效、可靠、易操作的無損量化檢測方法與裝置，特別是一種耐火磚 內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法及裝置。
本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征在于以擊打方式 對耐火磚進行激勵，以耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性作為其內(nèi)部缺陷量化參數(shù) 亦即質(zhì)量狀態(tài)量化參數(shù)，通過記錄測量耐火磚在擊打下其相應(yīng)的聲學(xué)特性和振 動特性，并將相應(yīng)耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性信號轉(zhuǎn)化為電信號，并基于波 譜技術(shù)分析相應(yīng)的電信號和耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖進行比較，從而實現(xiàn)耐火磚的 內(nèi)部缺陷無損量化檢測。本發(fā)明的記錄測量耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性的方 法，可以采用普通的電子振動頻率記錄儀或者振動頻率儀。
測試過程用來對耐火磚進行激勵的具體方法，是用錘子對耐火磚進行擊打， 錘子可以用普通的木錘、橡皮錘等具有一定緩沖作用的錘子，也可以用專用的 脈沖錘。
本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其具體的技術(shù)方案可以 是所述的耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性指的是耐火磚的固有頻率。本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其具體的技術(shù)方案也可 以是所述的基于波譜分析技術(shù)是指耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性信號由傳感 器轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號，該電壓或電流信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的波形圖經(jīng)頻 譜分析得到該被測試的耐火磚的頻譜圖，與耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖的固有頻率進 行比較和處理，最后用顯存裝置輸出被測試的耐火磚的相應(yīng)量化質(zhì)量狀態(tài)數(shù)值， 實現(xiàn)檢測內(nèi)部缺陷的目的。
本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其具體的技術(shù)方案還可 以是所述的耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖，其具體取得方法是通過X射線儀對耐火 磚進行檢測，選取一定數(shù)量的合格耐火磚，以擊打方式對合格耐火磚進行激勵， 由聲咅傳感器將相應(yīng)耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過記 錄測量耐火磚在擊打下其相應(yīng)的聲學(xué)特性和振動特性，得到相應(yīng)的頻譜圖，并 分析得到相應(yīng)的耐火磚的固有振動頻率范圍，耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖用上述方法 經(jīng)大量實驗獲得。樣本確定后經(jīng)本發(fā)明的方法所獲得的頻譜圖和固有振動頻率 范圍作為質(zhì)量量化標(biāo)準(zhǔn)。每種類型耐火磚擁有各S的頻譜圖。所述的定數(shù)量 的耐火磚，其數(shù)量應(yīng)符合統(tǒng)計學(xué)要求，可以選擇小子樣為20 30，大子樣為50， 將上述數(shù)量的耐火磚的測得結(jié)果用統(tǒng)計學(xué)得到其合格數(shù)值范圍。
一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測裝置，其特征在于耐火磚內(nèi)部缺陷無 損量化檢測裝置包括擊打工具、檢測系統(tǒng)、顯存系統(tǒng)，其中擊打工具包括錘子 或者其他擊打工具，檢測系統(tǒng)包括傳感器、轉(zhuǎn)換裝置和頻譜分析塊，顯存系統(tǒng) 包含波譜顯示器、存儲和輸出接口。所述的轉(zhuǎn)換裝置，可以是傳感器常用的測 量電路又稱為轉(zhuǎn)換電路，以及其他具備放大、濾波等功能的裝置。將被測耐火 磚放置于傳感器處，然后用脈沖錘或者其他錘子等擊打工具進行擊打，由該系 統(tǒng)測得耐火磚的聲音并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的頻譜圖，并分析得到相應(yīng)的耐火磚的固有 頻率，可在對操作人員無受放射危害前提下于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場獲得耐火磚的質(zhì)量 狀態(tài)。本發(fā)明的具體測試方法是將耐火磚等被測試件放置于傳感器處，用脈沖錘 或者其他錘子等擊打工具進行激勵，激勵的強度能使測試件受到激勵后的響應(yīng) 足以驅(qū)動后續(xù)電路與儀器為度，該強度不可過大，以免對耐火磚造成新的損傷， 此時耐火磚的響應(yīng)——聲音由傳感器轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號，該電信號經(jīng)轉(zhuǎn)換 裝置處理，處理包括放大、濾波等過程，處理后的波形圖為時域信號，后經(jīng)頻 譜分析功能塊進行頻譜分析得到該被測試件的自功率譜，并且分析出相應(yīng)的振 動頻率，與標(biāo)準(zhǔn)的頻譜圖比較，最后輸出被測試件的固有頻率等量化質(zhì)量狀態(tài)， 實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期目的。
通過采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有耐火磚缺陷檢測 方法相比，本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法可以替代X射線逐 塊兒照射檢驗或超聲波探傷儀檢測方法，對質(zhì)量是否合格可以進行量化表示， 降低檢測成本；本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、 性能可靠、高效和易操作等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)耐火材料、陶瓷等非金屬材料制品 內(nèi)部缺陷的生產(chǎn)現(xiàn)場無輻射、無污染的無損量化檢測，同時可以對陶瓷等非金 屬材料制品內(nèi)部缺陷的無損量化檢測、質(zhì)量檢驗和探傷。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖中l(wèi)一被測試件，2—聲音傳感器，3—轉(zhuǎn)換電路，4一頻譜分析儀，5—
顯存裝置。
具體實施例方式
如圖1所示，將被測試件耐火磚1放置于傳感器處，用脈沖綞或小手錘對 其進行激勵(敲擊)，激勵的強度能使耐火磚受到激勵后的響應(yīng)聲音足于驅(qū)動后 續(xù)電路與儀器為度，該強度不可過大，以免對耐火磚造成新的損傷；此時耐火 磚的響應(yīng)聲音為機械量，該機械量由聲音傳感器2轉(zhuǎn)化為電量(電壓或電流)， 該電量經(jīng)轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn)換后得到與聲音傳感器輸出量相似的波形圖，該波形圖為耐火磚受敲擊響應(yīng)的時域信號，該時域信號包含表征耐火磚振動學(xué)特性參數(shù) ——固有頻率的信息，該時域信號經(jīng)頻譜分析功能塊4進行分析得到該被測試 件的自功率譜圖，即該塊耐火磚的頻譜圖，與該種耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖比較， 最后用顯存裝置5輸出該塊耐火磚的固有頻率作為量化質(zhì)量狀態(tài)或儲存以備后 查，實現(xiàn)本發(fā)明預(yù)期目的。
標(biāo)準(zhǔn)波譜圖用由經(jīng)X射線儀確定的合乎質(zhì)量要求的一定數(shù)量耐火磚經(jīng)本發(fā) 明上述實施方式的方法測得結(jié)果的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)表示。耐火磚的選取要符合統(tǒng)計
學(xué)要求，小子樣為20 30，大子樣為50。
本發(fā)明的一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測裝置，其具體實施方式
可以包 括沖擊錘、檢測系統(tǒng)、顯存系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)包括傳感器、轉(zhuǎn)換裝置和頻譜分析 塊的，顯存系統(tǒng)包含波譜顯示器、存儲和輸出接口。將被測耐火磚放置于傳感 器處，然后用沖擊錘進行擊打，由該系統(tǒng)測得耐火磚的聲音并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的頻 譜圖，并分析得到相應(yīng)的耐火磚的固有頻率，可在對操作人員無受放射危害前 提下于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場獲得耐火磚的質(zhì)量狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征在于以擊打方式對耐火磚進行激勵，以耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性作為其內(nèi)部缺陷量化參數(shù)亦即質(zhì)量狀態(tài)量化參數(shù)，通過記錄測量耐火磚在擊打下其相應(yīng)的聲學(xué)特性和振動特性，并將相應(yīng)耐火磚的響應(yīng)聲音轉(zhuǎn)化為電信號，并基于波譜分析技術(shù)，分析相應(yīng)的電信號和耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖進行比較，從而實現(xiàn)耐火磚的內(nèi)部缺陷無損量化檢測。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征 在于所述的耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性指的是耐火磚的固有頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征 在于所述的基于波譜分析技術(shù)是指耐火磚的聲學(xué)特性和振動特性信號由傳感 器轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號，該電壓或電流信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的波形圖經(jīng)頻 譜分析得到該被測試的耐火磚的頻譜圖，與耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖的固有頻率進 行比較和處理，最后用顯存裝置輸出被測試的耐火磚的相應(yīng)量化質(zhì)量狀態(tài)數(shù)值， 實現(xiàn)檢測內(nèi)部缺陷的目的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征 在于所述的耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖，其具體取得方法是通過X射線儀對耐火 磚進行檢測，選取一定數(shù)量的合格耐火磚，以擊打方式對合格耐火磚進行激勵， 通過記錄測量耐火磚在擊打下其相應(yīng)的聲學(xué)特性和振動特性，并將相應(yīng)耐火磚 的聲學(xué)特性和振動特性信號轉(zhuǎn)化為電信號，得到相應(yīng)的頻譜圖，并分析得到相 應(yīng)的耐火磚的固有振動頻率范圍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法，其特征在于所述的測試過程用來對耐火磚進行激勵的具體方法，是用錘子對耐火磚 進行擊打，錘子可以用普通的木錘、橡皮錘和脈沖錘。
6、 一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測裝置，其特征在于耐火磚內(nèi)部缺 陷無損量化檢測裝置包括擊打工具、檢測系統(tǒng)、顯存系統(tǒng)，其中擊打工具包括 錘子或者其他擊打工具，檢測系統(tǒng)包括傳感器、轉(zhuǎn)換裝置和頻譜分析塊，顯存 系統(tǒng)包含波譜顯示器、存儲和輸出接口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測裝置，其特征 在于所述的轉(zhuǎn)換裝置，可以是常用的傳感器的測量電路又稱為轉(zhuǎn)換電路，以 及其他具備放大、濾波等功能的裝置。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種耐火磚內(nèi)部缺陷無損量化檢測方法及裝置，該方法是以擊打方式對耐火磚(1)進行激勵，以其聲學(xué)和振動特性作為內(nèi)部質(zhì)量狀態(tài)量化參數(shù)，通過記錄測量在擊打下的聲學(xué)特性和振動特性，并轉(zhuǎn)化為電信號，基于波譜技術(shù)分析相應(yīng)的電信號和耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)頻譜圖進行比較，實現(xiàn)內(nèi)部缺陷無損量化檢測；其裝置包括擊打工具、檢測系統(tǒng)、顯存系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)包括傳感器(2)、轉(zhuǎn)換裝置(3)和頻譜分析塊(4)，顯存系統(tǒng)(5)包含波譜顯示器、存儲和輸出接口。本發(fā)明可以替代X射線法，降低檢測成本并可實現(xiàn)在線監(jiān)測，對質(zhì)量是否合格可以進行量化表示，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、高效和易操作，能夠?qū)崿F(xiàn)耐火材料、陶瓷等的無損量化檢測。
文檔編號G01N29/12GK101609067SQ20091016241
公開日2009年12月23日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者侯洪海, 曹學(xué)民, 王保良 申請人:王保良